近日，國家納米(mi)科學中(zhong)心(xin)的(de)方(fang)英課題組發(fa)展了一種新穎的(de)，可以直接、實時(shi)觀測石墨(mo)(mo)烯(xi)在(zai)聚(ju)合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)中(zhong)相變(bian)的(de)方(fang)法。他們巧妙地把Pristine石墨(mo)(mo)烯(xi)夾心(xin)在(zai)只有幾百個納米(mi)厚的(de)聚(ju)合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)基質(zhi)中(zhong)。當體系溫(wen)度高于聚(ju)合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)的(de)玻璃化溫(wen)度時(shi)，石墨(mo)(mo)烯(xi)開始(shi)發(fa)生卷(juan)曲，而且這種相變(bian)不可逆。更有趣的(de)是(shi)，石墨(mo)(mo)烯(xi)還可以主(zhu)動折(zhe)疊成雙(shuang)層/三(san)層結構，且層層之間的(de)重疊沿表(biao)(biao)面(mian)擴展達到(dao)微米(mi)量(liang)級，拉曼光譜(pu)進一步(bu)表(biao)(biao)明(ming)層層之間有強的(de)電子態偶(ou)合(he)(he)。另一方(fang)面(mian)，經過氧(yang)化的(de)石墨(mo)(mo)烯(xi)即使在(zai)更高的(de)溫(wen)度也(ye)不發(fa)生類似(si)反應，這表(biao)(biao)明(ming)Pristine石墨(mo)(mo)烯(xi)本身(shen)的(de)不穩定性(xing)是(shi)相變(bian)的(de)內因。
據介紹，新(xin)型納米(mi)(mi)材(cai)料石墨烯(xi)(xi)，由于其呈現出的(de)(de)(de)(de)優越電學和(he)機械性能(neng)而受到廣泛的(de)(de)(de)(de)關注。石墨烯(xi)(xi)是一(yi)層單原子平(ping)面二(er)維晶體(ti)，但完美(mei)的(de)(de)(de)(de)二(er)維結構在(zai)有限溫度下(xia)是不(bu)能(neng)穩(wen)定(ding)(ding)存在(zai)的(de)(de)(de)(de)。近期理論模擬和(he)透射電鏡實驗結果給(gei)出了(le)可能(neng)的(de)(de)(de)(de)解(jie)釋，即石墨烯(xi)(xi)平(ping)面上存在(zai)納米(mi)(mi)級別(bie)的(de)(de)(de)(de)微觀扭曲。但這些(xie)納米(mi)(mi)級別(bie)的(de)(de)(de)(de)扭曲能(neng)在(zai)多大(da)程度上穩(wen)定(ding)(ding)石墨烯(xi)(xi)，或(huo)者(zhe)換個角(jiao)度，在(zai)什么樣(yang)的(de)(de)(de)(de)條件下(xia)能(neng)引(yin)發石墨烯(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)變，目前還沒有任何相(xiang)關實驗報道(dao)，而穩(wen)定(ding)(ding)性的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)對(dui)石墨烯(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)應用至(zhi)關重要(yao)。
方英課題組的研究表明，在未來石墨烯-聚合物復合材料的應用中，可通過在石墨烯中引入一定程度的缺陷幫助其維持在聚合物基質中二維結構，否則當溫度高于聚合物的玻璃化溫度時，復合材料會因石墨烯的卷曲和褶皺而失去其理想的光學、機械、和導電率特性。
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